空载运行控制策略优化

当双馈发电机处于空载状态时，定子侧和电网脱离，定子电流d、q轴分量i_ds=i_qs=0，将i_ds=i_qs=0代入dq坐标系下DFIG按发电机惯例列写的电压和磁链方程式（2-73）～式（2-76），得到空载时的电压和磁链方程：

定子电压方程：

转子电压方程：

定子磁链方程：

转子磁链方程：

将定子磁链方程式（2-75）代入定子电压方程式（2-73），转子磁链方程式（2-76）代入转子电压方程式（2-74），得到定、转子电压与电流之间的关系：

将i_ds=i_qs=0，代入上式得到空载时定转子电压与电流之间的关系：

空载时，DFIG的电磁转矩为零，T_e=0，运动方程为

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根据上面推导，式（6-1）～式（6-8）为DFIG空载时的数学模型。

在定子磁链定向和忽略定子绕组电阻的情况下，有：

则定子电压方程（6-1）可化简为

即空载运行时，DFIG定子磁链保持恒定，其值为定子电压与同步角速度之比。

同理，磁链方程式（6-3）、式（6-4）可以化简为

将式（6-13）代入式（6-2）得

根据式（6-11）～式（6-14）可以得到交流励磁双馈发电机空载并网控制策略，控制原理如图6-5所示。

图6-5 交流励磁DFIG空载运行控制原理框图

由三相电网电压，得到电网电压的幅值u_s和相角θ_u，进而计算出定子磁链的幅值Ψ_s和相角θ_s，θ_s和转子位置角θ_r一起用于矢量控制中的坐标变换。根据式（6-12），得到转子电流d轴分量i_dr^*，转子电流q轴分量由式（6-12）知应该为0。通过PI调节器实现转子电流i_dr的闭环控制，与反馈电流的误差经PI调节后得到转子d轴参考电压分量u_dr^*，u_qr^*由式（6-14）得到。u_dr^*和u_qr^*经过坐标变换得到转子电压在α、β轴上的参考分量u_α*和u_β*，通过SVPWM调制，产生转子侧变换器所需驱动信号。